一种基于法布里-珀罗干涉器的光谱测色仪的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于法布里-珀罗干涉原理的光谱测色仪。它由光学系统、电路系统和计算机三部分组成。白光LED的光线通过光纤耦合进入法布里-珀罗(F-P)可调滤波器，由计算机驱动控制电路调节法布里-珀罗滤波器的输出波长；波长可调的单色光进入积分球内，经匀光后照在样品上。样品的反射光被放置于积分球顶端偏8°的光电探测器所接收，探测器输出信号通过光电转换、放大、A/D转换，计算机根据色度学公式计算得到样品颜色。该光谱仪主要是能对颜色进行快速，便捷，精确地测量。
【专利说明】一种基于法布里-珀罗干涉器的光谱测色仪
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于法布里-珀罗干涉原理的光谱测色仪，属于光谱测色仪器领域。
【背景技术】
[0002]随着行业的发展，颜色已经作为产品质量的重要指标之一，因此需要测量颜色仪器不断地发展来满足现实需求。目前，颜色的测量方法主要有目视法、光电积分法和分光光度法三种。传统的颜色测量仪器体积庞大，造价贵，不易于携带，使得运用范围受到极大限制。本发明提出了一种基于法布里-珀罗干涉原理的测色光谱仪，它不仅制造成本低，推广面大，而且体积小，可以便携。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种基于法布里-珀罗干涉原理的光谱测色仪，能对物体表面颜色进行快速、精确、实时地测量。
[0005]本发明主要由光学系统、控制模块和计算机三部分组成；光学系统包括白光LED光源(I)、可调滤波器(2)、积分球(3)、光电探测器(4)和样品(9);电路系统包括放大电路
[5]、A/D转换(6)、控制电路(7);计算机⑶则通过接口与电路系统相连，用来操作和控制仪器的运行、光谱测色数据采集、处理、存储、显示。
[0006]可调滤波器由法布里-珀罗原理实现，法布里-珀罗可调滤波器的两块平面镜内表面涂有高反射材料，通过改变两块平面镜之间的距离，由nh = λ /2实现波长可调，其中n、h分别为两块平面镜之间的介质折射率和间隔，λ是输出波长。法布里-珀罗可调滤波器由计算机驱动控制电路调节法布里-珀罗滤波器的输出波长。
[0006]白光LED的光线通过光纤耦合进入法布里-珀罗(F-P)可调滤波器，波长可调的单色光进入积分球内，经匀光后照在样品上。样品的反射光被放置于积分球顶端偏8度的光电探测器所接收，探测器输出信号通过光电转换、放大、A/D转换，计算机根据色度学公式计算得到样品颜色。从而对颜色进行快速，便捷，精确地测量。
[0007]光源采用白光LED，白光LED由紫蓝光LED、蓝光激发YAG荧光粉的pc_LED和红光LED构成，所述紫蓝光LED峰值波长为390-420nm、带宽17_30nm的LED，所述蓝光激发YAG荧光粉的pc-LED的色温为3000-6000K，所述红光LED峰值波长为620_670nm、带宽17_30nm的LED，构成波长范围为380nm-780nm的连续可见光。
[0008]积分球作为光收集器，其左边设有光纤固定座，作为照明光入射；顶端偏8°位置布置光电探测器，作为光信号探测用；底部为测量窗口，分别放置被测样品、黑腔和标准漫反射白板的参考样品。积分球直径为40-70mm，内涂硫酸钡、氧化镁或聚四氟乙烯漫反射材料。
[0009]检测器采用硅光电池，能够把光信号转变为电信号，再通过放大、A/D转换器转变为数字形式输出。[0010]计算机通过接口与电路系统相连，主要是用来操作和控制仪器的运行，负责采集、处理、存储、显示光谱数据。
[0011 ] 该测色仪采用光谱光度测色法，在仪器的测量窗口，先后放置黑腔和标准漫反射白板，作为光谱测量的O和光谱反射率标准曲线进行校准。接着，由被测样品取代标准漫反射白板和黑腔，通过仪器扫描即可直接测量出样品的光谱反射比值P (λ)。然后根据三刺激值公式计算:
【权利要求】
1.一种基于法布里-珀罗干涉原理的光谱测色仪，包括光学系统、电路系统和计算机三部分。其特征是光学系统包括白光LED光源(I)、可调滤波器(2)、积分球(3)、光电探测器⑷和样品(9);电路系统包括放大电路(5)、A/D转换(6)、控制模块(7);计算机⑶则通过接口与电路系统相连，用来操作和控制仪器的运行、光谱测色数据采集、处理、存储、显示。
2.根据权利要求书I所述的基于 法布里-珀罗干涉原理的光谱测色仪，其特征是可调滤波器采用法布里-珀罗可调滤波器，法布里-珀罗可调滤波器的两块平面镜内表面涂有高反射材料，通过改变两块平面镜之间的距离，由nh = λ /2实现波长可调。
3.根据权利要求书I所述的基于法布里-珀罗干涉原理的光谱测色仪，其特征是法布里-珀罗可调滤波器由计算机驱动控制模块调节法布里-珀罗滤波器的输出波长。
4.根据权利要求书I所述的基于法布里-珀罗干涉原理的光谱测色仪，其特征是光源采用白光LED，所述白光LED由紫蓝光LED、蓝光激发YAG荧光粉的pc_LED和红光LED构成，其波长范围为380nm-780nm。
5.根据权利要求书1、4所述的基于法布里-珀罗干涉原理的光谱测色仪，其特征是所述紫蓝光LED峰值波长为390-420nm、带宽17_30nm的LED，所述蓝光激发YAG荧光粉的pc-LED的色温为3000-6000K，所述红光LED峰值波长为620_670nm、带宽17_30nm的LED。
6.根据权利要求书I所述的基于法布里-珀罗干涉原理的光谱测色仪，其特征是白光LED经可调滤波器后、耦合到光纤、入射到积分球内，积分球直径为40-70mm，内涂硫酸钡、氧化镁或聚四氟乙烯漫反射材料。经积分球匀光后照在样品上。样品的反射光被放置于积分球顶端偏8°的光电探测器所接收，探测器输出信号通过光电转换、放大、A/D转换，计算机根据色度学公式计算得到样品颜色。
7.根据权利要求书I所述的基于法布里-珀罗干涉原理的光谱测色仪，其特征是在仪器的测量窗口，先后放置黑腔和标准漫反射白板，作为光谱测量的O和标准光谱反射率曲线进行校准。
8.根据权利要求书I所述的基于法布里-珀罗干涉原理的光谱测色仪，其特征是由被测样品取代标准漫反射白板，通过调节法布里-珀罗的出射波长，测量出样品的光谱反射比值P (λ)。然后根据三刺激值公式计算
【文档编号】G01J3/46GK103900695SQ201210589978
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月27日 优先权日:2012年12月27日
【发明者】鲁玉红, 金尚忠, 郑健, 邵茂丰 申请人:中国计量学院